心力衰竭过程中内源性微肽（PLN/SLN/DWORF）的光学传感研究

Heart failure, caused by coronary artery disease, has become one of serve diseases which threaten people with health at present. New researches find that these micropeptides of PLN/SLN/DWORF encoded by lncRNAs can bind specifically to the sarcoplasmic reticulum calcium adenosine triphosphatase (SERCA), and regulate the function of cardiac muscle contraction and relaxation. So the expression levels of PLN/SLN/DWORF are closely related with the genesis of heart failure. In this project, based on the advantages of aptamer in structure, biological compatibility and low immunogenicity, we plan to design and synthesize a series of cell-penetrating/AuNPs-RNA- aptamer fluorescent probes, and using these probes to realize the visualized analysis of PLN/SLN/DWORF in vitro and vivo with high sensitivity and selectivity, to study on the relationship between the level of micropeptide and the degree of heart failure, and to further investigate the treatment effect of aptamer probes to heart failure. The achievement of this project will provide a platform for the research of other lncRNAs encode micropeptides, and will also offer new insights on the clinical diagnosis and therapeutic agents for heart failure.

目前因冠心病引发的心力衰竭（心肌舒缩功能障碍）已成为威胁人类健康的重大疾病。最新发现：由长链非编码RNA(IncRNAs)编码产生的微肽PLN/SLN/DWORF能够特异性调控心肌细胞肌质网膜钙泵（SERCA）的活性，从而调控心肌细胞的舒缩功能。本项目基于核酸适配体（aptamer）结构和空间构象的多样性、易穿膜及免疫原性低等特点，拟设计合成一系列激活式穿膜肽/纳米金-RNA-aptamer荧光探针，实现细胞及活体内PLN/SLN/DWORF微肽的高选择性、高灵敏度的定量检测及心力衰竭过程中微肽表达的动态可视化分析；结合肌质网膜内外钙离子浓度动态变化，探究微肽对钙的调控作用及与心力衰竭发生的相关性；并进一步探讨探针结合PLN或SLN（二者均为心肌舒缩抑制性微肽）后，对心力衰竭症状的缓解作用。本项目的研究成果将为其他内源性微肽相关研究提供平台，也将为心力衰竭的临床诊断及新药开发提供思路

冠心病引发的心力衰竭（心肌舒缩功能障碍）已成为威胁人类健康的重大疾病。本项目以长链非编码RNA产生的微肽PLN等能够特异性调控心肌细胞肌质网膜钙泵（SERCA）的活性为课题切入点，开展了微肽分子及相关分子高灵敏、高选择性分析方法的构建及微肽PLN的表达与心力衰竭相关性研究。1）基于aptamer探针的设计理念，设计合成了一系列激活式穿膜肽/纳米金-RNA-aptamer荧光探针，实现了细胞及活体组织内PLN微肽的高选择性、高灵敏度的定量检测及心力衰竭过程中微肽表达的动态可视化分析，并结合肌质网膜内外钙离子浓度动态变化，初步研究了微肽对钙的调控作用及与心力衰竭发生的相关性。2）基于新型Au-Se纳米平台的构建，开发了一系列高灵敏、特异性识别RNA、Caspase家族、Lon蛋白酶、MMP家族、NAD(P)H及同时检测与之相关分子的荧光可视化分析方法，并成功用于特定分子事件过程中相关分子细胞及活体内的实时成像分析。3）借助Lon及Caspase荧光探针，研究了Lon-Caspase-3凋亡信号通路的激活，并评估了缺氧条件下心肌细胞的活跃状态。此外，结合线粒体H2O2探针-MitoPY1，进一步研究了Lon和活性氧在缺氧诱导的心肌细胞凋亡过程中的协同作用，提出了清除活性氧对缺氧诱导心肌细胞凋亡的抑制作用。该课题研究为早期诊断、预防和治疗心肌功能障碍提供了一定的研究基础及良好的研究思路。总之，在该基金资助下，完成人作为通讯作者或共同通讯发表SCI 论文24篇，其中20篇发表于Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., Chem. Sci., Sci China Chem., Anal. Chem., Chem. Commun.等一区或自然指数杂志上。培养硕士生10人博士生2人。参加国内学术会议4人次。圆满完成项目预定研究目标和任务。